엄마의 미생물이 태아 뇌 발달에 영향 준다

"제왕절개 수술이나 항생제 사용이 미생물 활동 방해할 수도"

우리 몸에는 수많은 미생물이 살고 있으며, 이들은 다양한 생물학적 과정을 돕는 중요한 역할을 한다. 최근 발표된 연구에 따르면, 이런 미생물은 태어나기 전부터 뇌 발달에도 영향을 미친다는 사실이 확인됐다.

사이언스다이렉트·사이언스얼럿 등 외신에 따르면, 미국 조지아주립대 연구팀은 미생물이 전혀 없는 환경에서 태어난 ‘무균(newborn germ-free)’ 생쥐를 대상으로 실험을 진행했다. 일부 생쥐는 곧바로 정상적인 장내 미생물을 가진 어미에게 맡겨져 빠르게 미생물이 전달되도록 했다. 이를 통해 연구팀은 미생물이 뇌 발달에 영향을 미치는 시점을 보다 정밀하게 파악할 수 있었다.

연구진이 주목한 부위는 시상하부의 ‘시상하부실질핵(PVN)’으로, 스트레스 반응과 사회적 행동을 조절하는 중요한 뇌 영역이다. 이전 연구에서도 성체 쥐의 PVN은 미생물 활동에 영향을 받는 것으로 알려져 있었다.

조지아주립대 연구팀은 미생물이 뇌 발달에 영향을 미치는 시점을 보다 정밀하게 파악하기 위해 연구를 진행했다. (제공=클립아트코리아)

행동신경과학자인 알렉산드라 카스티요 루이즈는 “출산 과정에서 아기는 산도를 지나며 미생물에 처음 노출된다”며 “이 시기는 뇌 발달에도 중요한 변화가 일어나는 시기여서, 미생물의 유입이 뇌에 어떤 영향을 주는지 더 깊이 연구하고 싶었다”고 설명했다.

연구 결과, 무균 상태에서 태어난 생쥐는 PVN 내 신경세포 수가 뚜렷하게 적었다. 출생 후 미생물이 투입되더라도 이미 줄어든 신경세포는 회복되지 않았다. 이는 뇌 발달에 중요한 변화가 자궁 안에서 이미 일어나고 있음을 보여준다. 또 성체가 된 무균 생쥐 역시 PVN에서 신경세포가 부족한 상태였다. 이는 엄마의 장내 미생물이 자궁 속에서부터 새끼의 뇌 구조를 형성하는 데 관여한다는 점을 시사한다.

연구팀은 “미생물을 배척할 대상이 아니라 초기 발달을 함께 만들어가는 파트너로 인식해야 한다”며 “뇌는 태어나기 전부터 미생물의 도움을 받아 형성된다”고 강조했다.

연구팀은 쥐 실험을 통해 사람 역시 태어나기 전 어머니의 미생물이 뇌 발달에 영향을 미칠 것으로 추정했다.(제공=클립아트코리아)

이번 결과는 아직 쥐 실험에 한정된 것이지만, 인간과 쥐의 생물학적 유사성을 고려할 때 사람 역시 태어나기 전 어머니의 미생물에 의해 뇌 발달이 영향을 받을 가능성이 있다는 설명이다.

이 연구는 출산 과정에서의 제왕절개 수술이나 항생제 사용이 미생물 활동을 방해할 수 있으며, 이로 인해 신생아의 스트레스 반응이나 사회적 행동 발달에 영향을 줄 수 있다는 점에서 중요한 의미를 갖는다.

연구진은 “우리 연구는 미생물이 사회적 행동과 생리 기능을 담당하는 핵심 뇌 영역을 형성하는 데 중요한 역할을 한다는 사실을 보여준다”며 “특히 이런 효과는 임신 중 모체의 미생물 신호를 통해 자궁 안에서부터 시작된다”고 밝혔다.

이번 연구는 학술지 호르몬스 앤 비해이버(Hormones and behavior)에 게재됐다.